该技术已申请专利。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。

1.本实用新型涉及微全分析系统，尤其是涉及适于直接离心式微流控芯片的液体均分检测单元。


背景技术：

2.随着微全分析系统（micro total analysis systems, μ-tas）的发展，离心式微流控芯片以其高通量、高集成化、高自动化、便于携带和加工成本低等优点，被广泛应用于生物、化学、医学、环境和食品等检测领域，用来提供待测样品与试剂反应和检测的承载体。
3.目前，采用离心式微流控分析芯片进行液体均分的方案主要有两种：一种是直接进行离心均分法，另一种是先初步均分再进行离心均分法。
4.直接进行离心均分法，是先将待测液体加入到波浪形通道内，再进行离心操作，使液体通过毛细被动阀均分到反应池内进行反应。如中国专利授权公告号cn103831140b公开了“一种多指标检测的微流控芯片”,该微流控芯片液体均分检测单元由波浪形主通道、缓冲液池和反应池组成；工作时在波浪形主通道内加入液体，通过离心驱动迫使液体进入到反应孔内，采用缓冲液池对反应池进行液体补充。该微流控芯片虽实现了反应池内液体的均分操作，但由于反应池和缓冲池是连通着的一个整体结构，实际参与反应的液体体积是缓冲池和反应池液体体积之和，因此该结构的检测结果依然存在误差。且在离心旋转时，反应池内气体被置换到波浪形主通道内的过程中，会将波浪形主通道波峰内的一部分液体推到相邻的通道内，也造成分液池内配液不准确，无法保证缓冲池与反应池内均分液体的均一性。


技术实现要素：

5.本实用新型目的在于提供一种适于直接离心式微流控芯片的液体均分检测单元，实现提高检测液体的均分精度、降低圆形基片的材料成本和加工成本。
6.为实现上述目的，本实用新型可采取下述技术方案：
7.本实用新型所述适于直接离心式微流控芯片的液体均分检测单元，包括设置在圆形基片上的液体均分检测单元；所述液体均分检测单元，包括储气室、连接通道、定量池、毛细通道和反应池；所述定量池和所述反应池沿径向朝着远离圆形基片圆心方向间隔设置并通过所述毛细通道相连通；所述毛细通道的任意位置设置有台阶阀或过渡孔；所述储气池为开设在定量池靠近圆形基片圆心一侧的侧壁上；所述连接通道为两条，分别位于储气池两侧并与定量池连通。
8.本实用新型旨在解决现有离心式微流控芯片的圆形基片结构复杂、离心操作需要多段转速、配液不准确问题。
9.可选择地，所述定量池的容积是所述反应池容积的0.8～1.2倍，用来实现液体体积的初步均分和定量。
10.由多次试验得出，当定量池的纵向长度与横向长度之比≤1.2: 1时，液体更易充
满定量池。
11.可选择地，所述毛细通道的任意位置处设置有台阶阀或过渡孔；所述台阶阀或过渡孔用来提高微流控分析芯片的可靠性，减少毛细通道的长度，降低圆形基片的直径尺寸，同时起到避免液体的倒流。
12.可选择地，所述毛细通道的轴线与所述圆形基片的径向夹角≤70
゜
，这样可以减小微流控分析芯片的尺寸，降低成本；当然，毛细通道也可以是弧线形或其他线形。
13.可选择地，所述液体均分检测单元中的两条连接通道，分别朝着所述圆形基片圆心方向或远离圆形基片圆心方向延伸设置；当所述液体均分检测单元中的两条连接通道在朝着所述圆形基片圆心方向延伸设置时，在离心力的作用下，连接通道内液体会分别流向连接通道各自连接的定量池内，避免了定量池内液体向连接通道内迁移而导致配液不准；当所述液体均分检测单元中的两条连接通道朝着远离圆心方向延伸设置时，所述连接通道弯曲段内残存液体将相邻两个液体均分检测单元隔离开来，避免反应时挥发性气体进入到相邻两个液体均分检测单元，造成检测结果不准确。
14.本实用新型在定量池内设置储气室，避免了反应池内置换出的气体进入到连接通道内，致使连接通道内液体迁移到相邻反应池，造成配液不精确。同时，由于连接通道截面尺寸远小于定量池的截面尺寸，增加了旋转离心过程中液体流向连接通道的流体阻力，提高了配液的精确度。本实用新型不使用虹吸通道和波浪形通道，结构简单，加工难度低，且降低了配套仪器成本。
附图说明
15.图1是本实用新型所述液体均分检测单元的结构示意图。
16.图2是本实用新型所述液体均分检测单元的另一结构示意图。
17.图3是将图1中的台阶阀改为过渡孔的结构示意图。
18.图4是图1中所述毛细通道倾斜设置的结构示意图。
19.图5是多个液体均分检测单元布置在所述圆形基片上的俯视结构示意图。
20.图6是图5的仰视结构示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
23.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以
根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
24.另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b为例”，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
25.如图1所示，本实用新型所述的液体均分检测单元，包括储气室1、连接通道2、定量池3、毛细通道4、台阶阀5和反应池6；定量池3和反应池6沿径向朝着远离圆形基片圆心方向间隔设置，并通过毛细通道4相连通；台阶阀5位于毛细通道4任意位置，用来提高微流控分析芯片的可靠性，减少毛细通道4长度，降低圆形基片直径尺寸；储气池1为开设在定量池3靠近圆形基片圆心一侧的侧壁上，为侧开口凹腔结构；连接通道2为两条朝着圆形基片圆心方向延伸设置，分别位于储气池1两侧并与定量池3连通。
26.有益地或示例性地，作为一实施例，如图2所示，两条连接通道2朝着远离圆形基片圆心方向延伸设置，在两条连接通道2上分别设置有一凹型弯曲段7，这样芯片本体在旋转离心后，通过连接通道2内封存的液体将相邻两个液体均分检测单元隔开，避免反应时挥发性气体进入到相邻两个液体均分检测单元，保障检测结果的准确度。
27.有益地或示例性地，作为一实施例，如图3所示，将台阶阀5改为过渡孔8，一方面，便于进行气液交换，减轻反应池6内进样压力，可降低转速；另一方面，由于存在高度差，均分时过渡孔8孔底产生的气泡，在反应过程中，气泡体积逐渐增加使毛细通道4与反应池6隔离，保障样品检测结果的可靠。
28.有益地或示例性地，作为一实施例，如图4所示，毛细通道4的轴线与圆形基片1的径向夹角α≤70
゜
，这样可以减小微流控分析芯片的尺寸，降低成本；当然，毛细通道4也可以是弧线形或其他线形。
29.有益地或示例性地，作为一实施例，定量池3的容积是反应池6容积的0.8～1.2倍，用来实现液体的均分；由多次试验得出，当定量池3的纵向长度与横向长度之比≤1.2: 1时，液体更易充满定量池。
30.示例性地，如图5、6所示，是若干个液体均分检测单元沿周向布置在圆形基片9上的示意图。圆形基片9上开设有用于连接转轴连接的三个定位孔9.1；圆形基片9上开设有进样孔9.2、排气孔9.3和排气通道9.4；进样孔9.2可以为圆柱形或锥形孔，用来实现样品的进样操作；排气孔9.3用来实现加样过程中各液体均分检测单元内的气压恒定。
31.设定的第一液体均分检测单元的一端经进样通道9.5与进样孔9.2连通，另一端的一条连接通道2与相邻液体均分检测单元的一条连接通道连通；最后一个液体均分检测单元的一条连接通道经排气通道9.4与排气孔9.3相连通，另一条连接通道2与相邻液体均分检测单元的一条连接通道2连通；其余的液体均分检测单元，分别通过连接通道2与相邻液体均分检测单元的连接通道2连通。
32.制造时，反应池6为贯穿基片9的通孔结构，毛细通道4均为贯穿基片9的通槽结构；进样孔9.2、排气孔9.3、排气通道9.4、定量池3、连接通道2开设在基片9的正面；进样通道9.5开设在基片9的反面；在圆形基片9的上、下表面键合盖片，即可制造成离心式微流控芯片。
33.离心式微流控芯片工作时，使用5ml的移液枪，取一定量样品从进样孔9.2经过进样通道9.5加入定量池3内，液体在流入定量池3的过程中会在张力作用下沿定量池3的纵向和横向侧壁进行流动；当液体沿横向侧壁流动到下一个连接通道2的进口时，由于定量池3横向侧面与连接通道2衔接处壁面结构的突变，使液体的流动受到阻力，液体会继续沿定量池3纵向壁面流动一定距离后接触到定量池3后侧壁面时，在张力作用下，液体会迅速流过后侧壁面，并充满定量池3。
34.将加过样品的离心式微流控芯片置于离心检测平台，以转速800r/min逆时针转动3s；由于定量池3的截面积远比连接通道2的截面积大，使得液体在连接通道2内的流动阻力增大，保障了各相邻定量池内液体的体积的稳定。
35.定量池3内的液体在离心力的驱动下，依次突破台阶阀5、毛细通道4，进入到包被有反应药物的反应池6中进行反应；当液体进入到反应池6后，反应池6内的气体瞬间被压缩，当反应池6内的气体压力大于液体离心压力时，反应池6内的气体被挤压朝着离心方向的逆向运动，进而置换到定量池3内，并被收集在储气室1内，从而避免了气体进入连接通道2导致连接通道内的液体向相邻定量池流动，实现液体的定量均分操作。
36.反应结束后，通过相关检测设备依次对反应池内的反应结果进行检测，并输出检测结果。
37.本实用新型的名词解释：
38.台阶阀,是一种没有活动部件在微通道内通过台阶结构使流体流向处的尺寸突变，实现接触角在几何奇异点处的迟滞而截至毛细流动的一种阀结构。
39.毛细通道,是一段直径相对长度很小的管道，当液体通过一段毛细通道时，会沿毛细通道方向产生压力降，进而阻碍液体的流动。